Giáo trình Linh Kiện Điện Tử
các lỗ trống k ng bị mất và tiếp tục khuếch tán sang
vùng N nhưng bị mất lần vì có sự tái hợp với các điện tử trong vùng này.
Tương tự, sự khuếch tán của điện tử từ vùng N sang vùng P cũng tuân theo qui chế
trên. Ta để ý là các đồ thị nhận m ục đối xứng vì tổng số các dòng điện lỗ trống và
dòng điện tử phải bằng một hằng số
n1nn 2
J = Jpp(x1) + Jnp (x1) = Jpn(x2) + Jnn(x2)
Dòng điện Jpn là dòng khuếch tán các lỗ trống, nên có trị số tại tiết diện x là:
huếch tán thẳng ngang qua mà khô
ột tr
.
Ta có: Jpp (x1) = Jpn(x2)
J
) = J (x )
p (x
Dòng điện J tại một tiết diện bất kỳ là hằng số. Vậy tại x1 hoặc x2 ta có:
dx
)x(dP
.D.e)x(J −= n
ppn
h Pn(x)
Trong đó, Pn(x) là mật độ lỗ trống trong vùng N tại điểm x. Ta tín
Ta dùng phương trình liên tục:
A.e
1
.
x
I
PP
Pnn
n0
tp∂
p
∂
−
Vì dòng đn Jpn không phụ thuộc vào thời gian nên phương trình trở thành:
τ
∂
−
−=
∂
iệ
2
p
nn
2
n
2
L
PP
dx
Pd 0
−
= Trong đó ppp .DL τ=
[]
p
L
xx
nnnn ePxPPxP
2
00 .)()( 2
−
−
−=−
Và có nghi ố là: ệm s
[]
0
2
n2n
p
p
xx
n
p2pn P)x(P
L
D.e
dx
dP
D.e)x(J −=−=
=
Suy ra,
p
dp
Vdv T
−=
Ta chấp nhận khi có dòng điện qua m i nối, ta vẫn có biểu thức:ố như trong
tr bằng.
Lấy tích phân hai vế từ x1 đến x2 ta được:
ường hợp nối cân
∫∫ ≈
−=
pp
T
p)x(p p
Vdv
)x(p
V
0
2n
01
Bdp
Ta được:
Mà: V
P
P
logVVVV
0
n⎠⎝
0
p
T0B −
⎟
⎟
⎞
⎜
⎜
⎛
=−=
Suy ra: ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
0
n
2n
TP
)x(P
logVV
Trang 36 Biên soạn: Trương Văn Tám
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Giáo trình Linh Kiện Điện Tử
V
T
0
V
n2n e.P)x(P = Nên:
[
]
0
n2pn
J
p
p2 P)x(P
L
1
.D.e)x( −=
Do đó:
⎥
⎥
⎦
⎤
⎡
DV
⎢
⎣
L0
p
⎢−= 1e.P..e)x(J T
V
n
p
2pn
Tương tự, ta có:
[]
0
p1p
n
n1np n)x(n
L
1
.D.e)x(J −=
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡−= 1en.
L
D
.e)x(J T
0
V
V
p
n
n
1np
Suy ra, mật độ dòng điện J trong mối nối P-N là:
)x(J)x(JJ 1np2pn +=
⎥
⎥
⎤
⎢
⎡−
⎥
⎤
⎢
⎡+= 1e.n.
D
p.
D
eJ T
V
V
po
n
no
P
⎦
⎢
⎣
⎦
⎣LL nP
Như vậy, dòng điện qua mối nối P-N là:
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡−
⎥
⎦
⎤
⎢
⎡+= D
p.
D
e.AI no
P
⎣1e.n.
LL
T
V
V
po
n
nP
Đặt: ⎥
⎦
⎤
⎡DD
⎢
⎣
=
P
P
0.
L
.e.AI
Ta đượ
+po
n
n
no n.
L
p
c: ⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
e
0
⎡−1
T
V
V
hương trình này ọi là phương trình Schockley
=
I I
P được g
Trong đó: n
D
D
kT n
p
pe
VTµ
=
µ
==
là hằng số Boltzman
VT=0,026 volt. Khi mối nối chuyển vận bình
thườ đổi từ 0,3 V đến 0,7 V tùy theo mối là Ge hay Si,
Với K/J10.381,1k 023−
=
coulomb10.602,1e −= , là điện tích của electron
T là nhiệt độ tuyệt đối.
19−
Ở nhiệt độ bình thường, T=2730K,
1e10
V
VT
V
V
T
>>⇒>
ng, V thay
T
V
V
Vậy, 0
Ghi chú: Công thức trên chỉ đúng trong trường hợp dòng điện qua mối nối khá lớn
(vùng đặc tuyến V-I thẳng, xem phần sau); với dòng điện I tương đối nhỏ (vài mA trở
xuống), người ta chứng minh được dòng điện qua mối nối là:
e.II ≈
Trang 37 Biên soạn: Trương Văn Tám
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Giáo trình Linh Kiện Điện Tử
⎥
⎥
⎤
⎢
⎢
⎡−= η1eII T
V
V
0
⎦
⎣
Với η = 1 khi mối nối là Ge
η = 2 khi mối nối là Si
2. N c phân cực nghịch:
ối P-N được phân cực nghịch, rào điện thế tăng một lượng V. Lỗ trống và điện
tử không thể khuếch tán ngang qua mối nối. Tuy nhiên, dưới tác dụng của nhiệt, một số ít
điện t và l ều từ vùng N
sang t nhỏ, thường chừng
vài c
rong trường hợp nối P-N phân cực nghịch với hiệu
điện thế V<0, dòng đ
ối P-N khi đượ
-
+
Khi n
ử ỗ trống được sinh ra trong vùng hiếm tạo ra một dòng điện có chi
vùng P. Vì điện tử và lỗ trống sinh ra ít nên dòng điện ngược rấ
hục µA hay nhỏ hơn. Để ý là dòng điện ngược này là một hàm số của nhiệt độ.
Người ta cũng chứng minh được t
iện qua nối là:
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡−= η1eII T
V
V
0
I0 cũng có trị số:
⎥
⎦
⎢
⎣po
n
no
PL
L...
⎤⎡ D
D+= n
Pn
p
eAI .
0
Thông thường, 1e T
V<<
η nên I # I
V
Thí dụ: Xem mạch sau đây
0
+
+
+
+
-
-
- -
Ion dương
Dòng electron (khác 0)
P - + N
Rào điện thế VB=VS
R
V VB
V
0
- VS +
Hình 4
Ion âm
Trang 38 Biên soạn: Trương Văn Tám
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Giáo trình Linh Kiện Điện Tử
D2
+5V
I
+ V2 -
+ V1 -
Hình_5
D1
D1 và D2 là 2 nối P-N Si. Tìm điện thế V1 và V2 xuyên qua nối.
iải: Dòng điện qua 2 nối P-N là như nhau. Chú ý là dòng điện qua D2 là dòng
thuận và dòng qua D1 là dòng nghịch.
Vậy:
G
0
V
V
0I1eII T=
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡−= η với η = 2 và VT = 0,026V
2
052,0
V2
=
e⇒
2
V )V(036,0052,0.693,0
=
=⇒
o đó, điện thế ngang qua nối phân cực nghịch là:
V1
là dòng đ ả bằng đồ thị
sau đđược gọlà đặc tuyến V-I của nối P-N.
ệu thếnhỏ, dòng điện hi hiệu thế phân cực
thuậnđủ lớn, dòng điện I tăng nhanh trong lúc hiệu điện thế hai đầu mối nối tăng rất ít.
hi hiệu th nhỏ, chỉ có 1 d chạy qua. Khi hiệu
điện thế phân cực nghịch đủ lớn, nhữnđiện sinh ra dưới tác dụng của nhiệt được
điện trường trong vùng hiếm tăng vận ó đủ năng lượng rứt nhiều điện tử khác từ
các nối hóa trị. Cơ chế này cứ chồng chất, sau cùng ta có một dòng điện ngược rất lớn, ta
D
= 5–V2 =5 – 0,036 = 4,964 (V)
I0
ây,
iện bảo hòa ngược. Dòng điện trong nối P-N có thể diễn t
i
Khi hi phân cực thuận còn I tăng chậm. K
ế phân cực nghịch còn òng điện rỉ I0
g hạt tải
tốc và c
K
nói nối P-N ở trung vùng phá hủy theo hiện tượng tuyết đổ (avalanche).
Trang 39 Biên soạn: Trương Văn Tám
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Giáo trình Linh Kiện Điện Tử
III. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ LÊN NỐI P-N:
Thông thường ta thấy rằng I0 sẽ tăng lên gấp đôi khi nhiệt độ mối nối tăng lên 100C
I Ge Si
V
0,3V 0,7V
Vài chục µA
nực nghịch Phân cực thuận
P N P N
- V - V>0 +
I<0 I>0
Hình 6
Si Ge
Phâ c
<0 +
1. Dòng điện bảo hòa ngược I0 tùy thuộc vào nồng độ chất pha, diện tích mối nối và
nhất là nhiệt độ.
10
2 với t là nhiệt độ (
0
0
0
0
25
).25()(
−
=
t
CICtI 0C)
ình sau đây mô tả sự biếng điện bảo hòa c theo nhiệt độ.
hanh có dòng bảo hòa ngược I0=25nA ở 250C.
0
H thiên của dòn ngượ
I
0
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1
0 V
350C
450C
550C
250C
Hình 7
1
4
5
6
7
8
2
3
Thí dụ: 1N914B là diode Si chuyển mạch n
Tìm I ở 1000C.
Trang 40 Biên soạn: Trương Văn Tám
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com